Waarom water niet in hydrofobe bodems infiltreert

Hittegolven en droogtes kunnen een extra uitdaging vormen voor bedrijven om droge bodems te herbevochtigen. Vaak hebben deze bedrijven namelijk al te maken met irrigatiebeperkingen. Als de bodem eenmaal waterafstotend is geworden, is het heel moeilijk om het vochtniveau weer optimaal te krijgen.

Hoe wordt een bodem waterafstotend?

Een bodem wordt waterafstotend door het hydrofobe gehalte. Hydrofoben zijn organische moleculen die water afstoten. Ze kunnen in de bodem vrijkomen als gevolg van de activiteit van micro-organismen, organisch materiaal en afgebroken plantaardig weefsel. Hydrofoben vormen een dunne wasachtige coating rond elk bodemdeeltje, waardoor de bodem hydrofoob (waterafstotend) wordt. Hoe hoger het hydrofobe gehalte van de bodem, hoe lager de infiltratiesnelheid van water.

Watermoleculen zijn bipolair en hebben sterke cohesiekrachten: ze trekken moleculen van dezelfde soort aan. Hun sterke aantrekkingskracht naar elkaar en hun beperkte vermogen om zich aan de wasachtige bodemdeeltjes te hechten, leiden tot de vorming van druppels met een grote contacthoek. Deze hoge oppervlaktespanning voorkomt dat de waterdruppels zich over een groot oppervlak verspreiden.

De kans dat een bodem waterafstotend is of wordt, wordt niet alleen bepaald door de aanwezigheid van hydrofobe materiaal, maar ook door de bodemstructuur (Hunt and Gilkes, 1992). Bij zandgronden met een grove textuur met minder dan 5% klei is de kans groot dat ze waterafstotend worden.

Afbeelding 1: Water in hydrofobe bodems

Extra irrigatie in deze situaties leidt alleen maar tot hogere water-, pomp- en arbeidskosten, en zal weinig of geen effect hebben op het verbeteren van het vochtniveau van de bodem. Zelfs een minimale waterafstotendheid kan een negatieve invloed hebben op de waterverplaatsing in de bodem, wat op zijn beurt de groei en ontwikkeling van planten beïnvloedt. Dit zal leiden tot een lagere oogstopbrengst en een lagere kwaliteit van het eindproduct.

Hoe werken wetting agents?

Wetting agents zijn producten op basis van oppervlakteactieve stoffen, ontworpen om de waterpenetratie te verbeteren en een betere waterverdeling in de bodem, zowel horizontaal als verticaal, mogelijk te maken.

Als deze met water worden gemengd, verminderen de actieve ingrediënten de cohesiekracht en verhogen de adhesiekracht (de kracht die watermoleculen aantrekt tot andere stoffen, bijv. de bodem), zodat de bodem niet langer waterafstotend is.

Wetting agents voorkomen bovendien dat er zich op het bodemoppervlak waterplassen vormen door de oppervlaktespanning te verminderen. Simpel gezegd: oppervlakteactieve stoffen bestaan uit een hydrofiele kop en een hydrofobe staart. Bij mengen met water steekt de hydrofobe staart uit het wateroppervlak, waardoor de oppervlaktespanning afneemt. Een lagere oppervlaktespanning verkleint de contacthoek, waardoor water zich over een groter oppervlak kan verspreiden. Dit vermindert waterverliezen door uitspoeling, vooral op gemodelleerde bodems (zoals groentebedden, ruggen gevormd na het planten van aardappelen, zaaien van peen, etc.) en verbetert de waterinfiltratiesnelheid.

Afbeelding 2: Oppervlakteactieve moleculen doorbreken de oppervlaktespanning van water wanneer de waterafstotende ‘staart’ uit het wateroppervlak steekt.

Afbeelding 3: Water met wetting agent in hydrofobe bodem.

Bij waterafstotende bodems is een combinatie van landbouwtechnische werkwijzen, zoals toepassen van klei en zaaien in ploegvoren, met de nieuwste wetting agents een effectieve manier om de waterafstotendheid van de bodem te verminderen. Door water de kans te geven sneller in de bodem te penetreren, wordt er minder water verspild en wordt een gezonde wortelontwikkeling bevorderd. Een gezond wortelstelsel resulteert in een verbeterde opname van voedingsstoffen en een betere inworteling. Maximaliseer het gebruik van irrigatiewater om kosten te besparen en een optimale oogst te verkrijgen.

Referentiemateriaal

Bron: Hunt, N. and Gilkes, B. (1992) Farm Monitoring Handbook.